Перегляд вихідного коду сторінки Виникнення життя на Землі

{{оновити|дата=квітень 2016}}
{{about|сучасні наукові погляди на виникнення життя|колишні та релігійні уявлення щодо виникнення життя на Землі |Уявлення про виникнення життя на Землі}}
'''Виникнення життя на Землі'''&nbsp;— подія чи процес, що відбувся між 4,4 та 3,6&nbsp;млрд років тому та зумовив появу живих істот на планеті Земля і початок [[еволюція|біологічної еволюції]]<ref name="BellBoehnke2015">{{cite journal|last1=Bell|first1=Elizabeth A.|last2=Boehnke|first2=Patrick|last3=Harrison|first3=T. Mark|last4=Mao|first4=Wendy L.|title=Potentially biogenic carbon preserved in a 4.1 billion-year-old zircon|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|volume=112|issue=47|year=2015|pages=14518–14521|issn=0027-8424|doi=10.1073/pnas.1517557112}}</ref>. Механізми виникнення життя вивчаються на стику наук [[фізична хімія|фізичної хімії]], [[Термодинаміка|нерівноважної термодинаміки]], [[молекулярна біологія|молекулярної біології]]. Науковці дискутують, чи життя на Землі виникло автономно, шляхом перетворень хімічних речовин, які існували на той час на Землі ('''[[абіогенез]]'''), чи життя виникло деінде у Всесвіті (або ж існувало вічно) і з'явилося на Землі внаслідок переносу з інших частин Всесвіту ('''[[панспермія]]'''). Більшість спеціалістів у галузі схиляється до абіогенезу на Землі<ref name="Lawton2015">{{cite journal|last1=Lawton|first1=Graham|title=What if … We came from space?|journal=New Scientist|volume=227|issue=3033|year=2015|pages=34–35|issn=02624079|doi=10.1016/S0262-4079(15)30939-8}}</ref>, проте панспермія має своїх прихильників (зокрема таких відомих, як [[Вернадський Володимир Іванович|Володимир Вернадський]], [[Френсіс Крік]], [[Фред Гойл|Фред Хойл]], {{нп|Чандра Вікрамасінг|||Chandra Wickramasinghe}} тощо).

Виникнення органічних сполук без участі живої матерії називається абіотичним процесом на відміну від біотичого процесу — виникнення органічних сполук у живій клітині.

== Умови на давній Землі ==
Згідно з [[астрономія|астрономічними]] та [[геологія|геологічними даними]] вік Землі становить приблизно 4,4&nbsp;— 5&nbsp;млрд років<ref>{{стаття|автор=Wilde SA, Valley JW, Peck WH, Graham CM|назва=Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago|посилання=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11196637|мова=|видавництво=Nature|тип=|рік=2001|том=409|номер=|сторінки=175-178|doi=|issn=}}{{ref-en}}</ref>. Поверхня планети була, напевно, голою і нерівною, оскільки на ній внаслідок [[вулкан]]ічної активності, переміщень і стиснень кори, викликаної охолодженням, відбувалося утворення складок і розривів.

Первинна атмосфера була, вочевидь, відновною, про що свідчить наявність у давніх [[Гірська порода|породах]] металів у відновленій формі (наприклад, [[валентність|двовалентного]] [[залізо|заліза]]). Молодші породи містять метали вже в окисленій формі (Fe<sup>3</sup>+). Лабораторні [[Експеримент|досліди]] свідчать про те, що органічні речовини (основа життя) набагато легше утворюються у збідненій [[кисень|киснем]] атмосфері.

Органічні сполуки утворюються з [[Діоксид вуглецю|діоксиду вуглецю]] та води у процесі [[Фотосинтез|фотосинтезу]]. У газах первинної атмосфери під впливом радіоактивного випромінювання та інтенсивних атмосферних розрядів могли відбуватися реакції типу<ref>{{Cite book|title=Органічна хімія.|last=Бобрівник Л.Д.,Руденко В.М., Лезенко Г.О.|first=|year=|publisher=|location=|pages=|language=|isbn=}}</ref>.

<math>\text{Метан + Аміак + Вода}\quad\overset{\text{Радіоактивне випромінювання}}{\underset{\text{Електричні розряди}}{\longrightarrow}}\quad \text{Амінокислоти}</math>

<br />

== Панспермія ==
{{main|Панспермія}}
Панспермі́я — космогонічна гіпотеза про появу життя на Землі внаслідок перенесення з інших планет якихось «зародків життя». 
Була висунута німецьким ученим Германом Ріхтером у 1865 році і підтримана [[Герман Гельмгольц|Германом Гельмгольцем]] і [[Сванте Арреніус]]ом.

За гіпотезою панспермії, розсіяні в космосі зародки життя (наприклад, спори мікроорганізмів) переносяться з одного небесного тіла на інше з метеоритами або під дією тиску світла. За допомогою панспермії пояснювали і появу життя на Землі. Після відкриття космічних променів і з'ясування дії радіації на біологічні об'єкти позиція гіпотези вельми ослабла, а з застосування генетичних методів дослідження живих організмів стала вважатись псевдонауковою.

== Гіпотеза Опаріна-Холдейна ==

[[1923]] року [[Опарін Олександр Іванович|О.&nbsp;І.&nbsp;Опарін]], виходячи з [[теорія|теоретичних]] міркувань, запропонував гіпотезу, що органічні речовини, можливо [[вуглеводні]], могли утворюватися в океані з простіших сполук. Енергію для цих процесів постачала інтенсивна [[сонячна радіація]], головним чином [[ультрафіолетове випромінювання]], що потрапляло на Землю до того, як утворився [[Озон|озоновий]] шар, який зараз затримує основну його частину. На думку Опаріна, різноманітність простих сполук, що були в океанах, площа поверхні Землі, доступність енергії й масштаби часу дозволяють припустити, що в океанах поступово накопичилися органічні речовини й утворився [[первісний бульйон]]. У такому первісному бульйоні, на його думку, могло виникнути [[життя]].

[[1953]] року [[Стенлі Міллер]] у низці [[експеримент]]ів [[моделювання|моделював]] умови, що існували на первісній Землі (див. [[Експеримент Міллера—Юрі]]). У створеній установці йому вдалося синтезувати багато речовин, що мають важливе біологічне значення, зокрема, кілька [[амінокислота|амінокислот]], [[аденін]] і простий [[цукор]], такий як [[рибоза]]. Після цього Орджел з Інституту Солка в схожому експерименті синтезував [[нуклеотидні ланцюги]] довжиною шість [[мономер]]них одиниць (прості нуклеїнові кислоти).

Утворення подібних сполук у природі є досить очікуваним. Амінокислота [[гліцин]] (складова частина білків) має досить просту [[формула|формулу]]: C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>NO<sub>2</sub>. Тому навіть у [[Місяць (супутник)|місячному]] ґрунті та [[метеорит]]ах [[Orgueil|Оргейл]], Муррей та [[Murchison|Мерчисон]] було виявлено [[амінокислота|амінокислоти]]: [[гліцин]], [[глутамін]], [[аланін]], [[аспаргін]], [[серин]]. Однак у жодному з дослідів Міллера та інших дослідників не вдавалось одночасно синтезувати всі 20 [[амінокислота|амінокислот]], які є в живих організмах.{{джерело}} Крім цього, {{Джерело?|концентрація [[амінокислота|амінокислот]] у бульйоні була все ж занадто малою (близько 2%)}}. У випадку, якби ці реакції відбувались у невеликій водоймі, цим речовинам загрожувало би звичайне розсіяння.

Також слід відзначити, що умови, за яких Стенлі Міллер проводив свої досліди, все ж були досить відмінними від природних. Наприклад, у дослідах Міллера об'єм газів піддавався дії електричних розрядів протягом тижня. Це означає, що тривалість контакту газів із електричним розрядом було перевищено у мільйони разів порівняно з [[блискавка|блискавкою]].

Пізніше виникло припущення, що в первинній атмосфері у відносно високій концентрації містився двоокис вуглецю. Недавні експерименти, проведені з використанням установки Міллера, в яку вмістили суміш CO<sub>2</sub> і H<sub>2</sub>O, і тільки слідові кількості інших газів, дали такі ж результати, які отримав Міллер. Теорія Опаріна отримала широке визнання, але вона не дає відповідь на питання, як саме відбувся перехід від складних органічних речовин до простих живих організмів<ref name="Спирин"/>. У цьому аспекті теорія біохімічної еволюції подає загальну схему, прийнятну для більшості біологів.

Опарін вважав, що вирішальна роль у перетворенні неживого в живе належала [[Білок|білкам]]. Завдяки амфотерності білків вони можуть утворювати колоїдні гідрофільні комплекси&nbsp;— притягати до себе молекули води, які створюють навколо них оболонку. Ці комплекси можуть відокремлюватися від водної фази, в якій вони перебувають, у вигляді суспензії й утворювати [[Емульсія|емульсію]]. Злиття таких комплексів один із одним призводить до відділення колоїдів від середовища&nbsp;— процес, званий [[Коацервація|коацервацією]]. Багаті на колоїди коацервати, можливо, були здатні до обміну речовинами з навколишнім середовищем і вибірково нагромаджували різні сполуки, особливо кристалоїди. Колоїдний склад коацерватів, вочевидь, залежав від складу середовища. Різноманітність складу «бульйону» в різних місцях вела до відмінностей у складі коацерватів і постачала таким чином сировину для біохімічного природного добору.

Припускається, що в самих [[коацерват]]ах речовини вступали в подальші [[Хімічна реакція|хімічні реакції]]. При цьому відбувалося поглинання коацерватами іонів металів й утворення [[фермент]]ів. На межі між коацерватами й середовищем «шикувалися» молекули ліпідів, що призводило до утворення примітивної клітинної мембрани, яка забезпечувала коацерватам стабільність. Внаслідок включення в коацерват первинної молекули, здатної до самовідтворення, і внутрішньої перебудови вкритого ліпідною оболонкою коацервата, могла виникнути первинна [[клітина]]. Збільшення розмірів коацерватів і їхня фрагментація, вели до утворення ідентичних коацерватів, які могли б поглинати більше компонентів середовища. Така послідовність подій призвела би до появи примітивного самовідтворюваного гетеротрофного організму, який харчувався органічними речовинами первинного бульйону.

Цю гіпотезу походження життя визнають вчені, але у деяких вона викликає сумніви через велику кількість припущень. Астроном [[Фред Хойл]] висловив думку, що гіпотеза «так само безглузда й неправдоподібна, як твердження, що ураган, який пронісся над смітником, може привести до побудови Боїнга-747»<ref name=vokrugsveta/>.

Найскладніший момент цієї теорії&nbsp;— пояснити, як виникла здатність живих систем до самовідтворення. Гіпотези із цього питання у рамках наведеної теорії малопереконливі<ref name="Спирин"/>.

== Гіпотеза РНК-світу ==
{{main|Гіпотеза світу РНК}}
Ця гіпотеза полягає у припущенні, що попередниками живих клітин були [[молекула|молекули]] [[РНК]], а не [[білок|білки]].

Важливим для розвитку цієї теорії є відкриття явища [[самореплікація|самореплікації]] (самовідтворення) [[молекула|молекул]] РНК. Вважається, що шляхом самореплікації молекули РНК еволюціонували до складніших клітинних утворень.

На думку автора, головною проблемою гіпотези є перехід від світу РНК до сучасного світу з його генетично контрольованим біосинтезом білків<ref name="Спирин"/>. 

Також проблемою є синтез в абіотичних умовах довгих молекул РНК. До 2014 року максимум довжини синтезованих в умовах пре-біотичної Землі були довжини РНК у 50 нуклеотидів.<ref name="HiggsLehman2014">{{cite journal|last1=Higgs|first1=Paul G.|last2=Lehman|first2=Niles|title=The RNA World: molecular cooperation at the origins of life|journal=Nature Reviews Genetics|volume=16|issue=1|year=2014|pages=7–17|issn=1471-0056|doi=10.1038/nrg3841}}</ref> Натомість РНК, що здатна до самореплікації, була отримана і мала довжину у 209 [[Пара основ|нуклеотидів]]<ref name="HiggsLehman2014"/>

== Див. також ==
* [[Уявлення про виникнення життя на Землі]]
* [[Життя]]
* [[Еволюція]]
* [[Еволюційна теорія]]
* [[Докази еволюції]]
* [[Закон незворотності еволюції органічного світу]]
* [[Походження людини]]
* [[Абіогенез]]
* [[Біогенез]]

== Джерела ==
{{reflist|refs=
<ref name=vokrugsveta>{{cite journal|url=http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/595/|title=Великая тайна жизни|journal=Вокруг Света|author=Татьяна Борисовна Пичугина|accessdate=18.10.2015|date=01 марта 2005 года|archive-date=10 серпня 2020|archive-url=https://web.archive.org/web/20200810121502/http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/595/}}{{ref-ru}}</ref>
<ref name="Спирин">''А.&nbsp;С. Спирин''. [http://evolution.powernet.ru/library/biosynthesis.htm Биосинтез белков, мир РНК и происхождение жизни] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20150529222839/http://evolution.powernet.ru/library/biosynthesis.htm |date=29 травня 2015 }}</ref>
}}

== Література ==
* ''[[Лорен Р. Ґрем|Лорен Грэхэм]]'' [http://scepsis.ru/library/id_797.html Глава III. Проблема происхождения жизни // Естествознание, философия и науки о человеческом поведении в Советском Союзе] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20130126042624/http://scepsis.ru/library/id_797.html |date=26 січня 2013 }}{{ref-ru}}
* [https://web.archive.org/web/20020928123215/http://www.tuad.nsk.ru/~history/Author/Russ/E/EskovKJu/hist/glava4.html Происхождение жизни: абиогенез и панспермия. Гиперцикл. Геохимический подход к проблеме]{{ref-ru}}

{{evolution-stub}}


[[Категорія:Еволюційна біологія]]
[[Категорія:Походження життя| ]]